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11 分钟

07 FreeRTOS列表和列表项

2026-07-18

FreeRTOS

无标签

FreeRTOS的列表和列表项#

一、列表和列表项的简介(熟悉)#

1、什么是列表#

答：列表是FreeRTOS中的一个数据结构，概念上和链表有点类似，列表被用来跟踪FreeRTOS中的任务。

2、什么列表项#

答：列表项就是存放在列表中的项目。

3、列表和列表项关系#

答：列表相当于链表，列表项相当于节点，FreeRTOS中的列表是一个双向环形链表。

4、列表(链表)和数组的区别#

答：

列表的特点：列表项间的地址非连续的，是人为的连接到一起的。列表项的数目是由后期添加或删除的个数决定的，随时可以改变。
数组的特点：数组成员地址是连续的，数组在最初确定了成员数量后，后期将无法改变。

5、OS中为什么使用列表#

答：在OS中任务的数量是不确定的，并且任务状态是会发生改变的，所以非常适用列表(链表)这种数据结构。

6、列表结构体介绍#

答：有关列表的东西均在文件list.c和list.h中，以下是列表结构体：

在结构体中，包含两个宏(listFIRST_LIST_INTEGRITY_CHECK_VALUE 和 listSECOND_LIST_INTEGRITY_CHECK_VALUE)，这两个宏是确定的已知常量，FreeRTOS通过检查这两个常量的值，来判断列表的数据在程序运行过程中，是否遭到破坏，该功能一般用于测试，默认是不开启的(我们一般不用去理会)。
成员uxNumberOfltems，用于记录列表中的列表项的个数(不包括xListEnd)。
成员pxIndex用于指向列表中的某个列表项，一般用于遍历列表中的所有列表项。
成员变量xListEnd是一个迷你列表项，排在最末尾。

列表结构示意图：

7、列表项结构体介绍#

答：列表项是列表中用于存放数据的地方，在list.h文件中，列表项的相关结构体定义：

成员变量xItemValue为列表项的值，这个值多用于按升序对列表中的列表项进行排序。
成员变量pxNext和pxPrevious分别用于指向列表中列表项的下一个列表项和上一个列表项。
成员变量pxOwner用于指向包含列表项的对象(通常是任务控制块)。
成员变量pxContainer用于执行列表项所在列表。

列表项结构体示意图：

8、迷你列表项#

答：迷你列表项也是列表项，但迷你列表项==仅用于标记列表的末尾==和==挂载其他插入列表中的列表项==。

成员变量xItemValue为列表项的值，这个值多用于按升序对列表中的列表项进行排序。
成员变量pxNext和pxPrevious分别用于指向列表中列表项的下一个列表项和上一个列表项。
迷你列表项只用于标记列表的末尾和挂载其他插入列表中的列表项，因此不需要成员变量pxOwner和pxContainer，以节省内存开销。

迷你列表项示意图：

9、列表和列表项关系事例#

答：

列表初始状态：

列表插入两个列表项：

列表当前状态：

二、列表相关的API函数介绍(掌握)#

1、列表API函数#

答：

2、初始化列表函数vListInitialise()#

答：

函数参数：

列表初始化后示意图：

3、初始化列表项函数vListInitialiseItem()#

答：

函数参数：

列表初始化后示意图：

4、列表插入列表项函数vListInsert()#

答：此函数用于将待插入列表的列表项按照列表项值升序进行排序，有序地插入到列表中。

函数参数：

总结：函数vListInsert()，是将插入列表的列表项按照列表项值升序进行排列，有序地插入到列表中。

5、列表末尾插入列表项vListInsertEnd()#

答：此函数用于将待插入列表的列表项插入到列表 pxIndex 指针指向的列表项前面，是一种无序的插入方法。

函数参数：

6、列表项移除函数uxListRemove()#

答：此函数用于将列表项从列表项所在列表中移除。

函数参数：

函数返回值：

1
#include "stm32f4xx.h"                  // STM32F4系列微控制器头文件
2
#include "freertos.h"                   // FreeRTOS实时操作系统头文件
3
#include "task.h"                       // FreeRTOS任务管理头文件
4
#include "queue.h"                      // FreeRTOS队列管理头文件
5
#include "usart.h"                      // 串口通信头文件
6

7
// 任务配置宏定义
8
#define START_TASK_STACK_SIZE 128       // 启动任务栈大小（字）
9
#define START_TASK_PRIORITY1 2           // 启动任务1优先级
10
#define START_TASK_PRIORITY2 3           // 启动任务2优先级
11
#define START_TASK_PRIORITY 1            // 启动任务优先级
12
List_t TestList;                         //定义一个列表变量
13
ListItem_t TestListItem1;                //定义列表项变量1
14
ListItem_t TestListItem2;                //定义列表项变量2
15
ListItem_t TestListItem3;                //定义列表项变量3
16
/*-----------------------------------------------------------*/
17

18
void DWT_Init(void);
19
void Delay_us(uint32_t us);
20
void Delay_ms(uint32_t ms);
21

22
/**
23
 * @brief LED初始化函数
24
 * 配置GPIOC的Pin13作为LED控制引脚
25
 */
26
void LED_Init(void)
27
{
28
    // 使能GPIOC时钟（AHB1总线）
29
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOC, ENABLE);
30

31
    // 配置GPIO初始化结构体
32
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
33
  GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);
34
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;        // 选择引脚13
35
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;     // 输出模式
36
    GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;    // 推挽输出
37
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 输出速度50MHz
38
    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;  // 无上拉下拉电阻
39
    GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);            // 初始化GPIOC
40
}
41

42

43
// 任务句柄声明（用于引用和管理任务）
44
TaskHandle_t MytaskHandler1;    // 任务1句柄
45
TaskHandle_t MytaskHandler2;    // 任务2句柄
46
TaskHandle_t StarttaskHandler;  // 启动任务句柄
47

48
/**
49
 * @brief 任务1函数
50
 * 功能：每500个时钟节拍打印"Task1 running"
51
 * @param arg 任务参数（未使用）
52
 */
53
void Task1(void * arg){
54
    while(1){
55
        taskENTER_CRITICAL();    // 进入临界区（禁用中断），保护串口输出
56
        printf("Task1 running: \r\n");
57
        taskEXIT_CRITICAL();     // 退出临界区（启用中断）
58
    GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);
59
        vTaskDelay(500);         // 延迟500个时钟节拍（约500ms，取决于系统时钟配置）
60
    GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);
61
        vTaskDelay(500);         // 延迟500个时钟节拍（约500ms，取决于系统时钟配置）
62
    }
63
}
64

65
/**
66
 * @brief 任务2函数
67
 * 功能：每1000个时钟节拍打印"Task2 running"
68
 * @param arg 任务参数（未使用）
69
 */
70
void Task2(void * arg){
71
    while(1){
72
        printf("Task2 running: \r\n");
73
        vListInitialise(&TestList);               // 初始化列表
74
        vListInitialiseItem(&TestListItem1);      // 初始化列表项1
75
        vListInitialiseItem(&TestListItem2);      // 初始化列表项2
76
        vListInitialiseItem(&TestListItem3);      // 初始化列表项3
77
        TestListItem1.xItemValue = 300;           // 设置列表项1的值
78
        TestListItem2.xItemValue = 600;           // 设置列表项2的值
79
        TestListItem3.xItemValue = 400;           // 设置列表项3的值
80

81
        printf("打印列表和其他列表项的地址\r\n");
82
        printf("项目\t\t\t\t地址\r\n");
83
        printf("TestList\t\t\t%p\r\n", &TestList);
84
        printf("TestList->pxIndex\t\t%p\r\n", TestList.pxIndex);
85
        printf("TestList->pxIndex->pxNext\t%p\r\n", TestList.pxIndex->pxNext);
86
        printf("TestList->xListEnd\t\t%p\r\n", &TestList.xListEnd);
87
        printf("TestListItem1\t\t\t%p\r\n", &TestListItem1);
88
        printf("TestListItem2\t\t\t%p\r\n", &TestListItem2);
89
        printf("TestListItem3\t\t\t%p\r\n", &TestListItem3);
90
        printf("-----------------------------------------------------------------------------\r\n");
91

92

93
        vListInsert(&TestList, &TestListItem1);   // 将列表项1插入列表
94
        printf("插入TestListItem1后\r\n");
95
        printf("项目\t\t\t\t地址\r\n");
96
        printf("TestList\t\t\t%p\r\n", &TestList);
97
        printf("TestList->pxIndex\t\t%p\r\n", TestList.pxIndex);
98
        printf("TestList->pxIndex->pxNext\t%p\r\n", TestList.pxIndex->pxNext);
99
        printf("TestList->xListEnd\t\t%p\r\n", &TestList.xListEnd);
100
        printf("TestList->xListEnd->pxPrevious\t%p\r\n", TestList.xListEnd.pxPrevious);
101
        printf("TestList->xListEnd->pxNext\t%p\r\n", TestList.xListEnd.pxNext);
102
        printf("ListItem1->pxNext\t\t%p\r\n", TestListItem1.pxNext);
103
        printf("ListItem1->pxPrevious\t\t%p\r\n", TestListItem1.pxPrevious);
104
        printf("-----------------------------------------------------------------------------\r\n");
105

106
        vListInsert(&TestList, &TestListItem2);   // 将列表项2插入列表
107
        printf("插入TestListItem2后\r\n");
108
        printf("项目\t\t\t\t地址\r\n");
109
        printf("TestList\t\t\t%p\r\n", &TestList);
110
        printf("TestList->pxIndex\t\t%p\r\n", TestList.pxIndex);
111
        printf("TestList->pxIndex->pxNext\t%p\r\n", TestList.pxIndex->pxNext);
112
        printf("TestList->xListEnd\t\t%p\r\n", &TestList.xListEnd);
113
        printf("TestList->xListEnd->pxPrevious\t%p\r\n", TestList.xListEnd.pxPrevious);
114
        printf("TestList->xListEnd->pxNext\t%p\r\n", TestList.xListEnd.pxNext);
115
        printf("ListItem1->pxNext\t\t%p\r\n", TestListItem1.pxNext);
116
        printf("ListItem1->pxPrevious\t\t%p\r\n", TestListItem1.pxPrevious);
117
        printf("ListItem2->pxNext\t\t%p\r\n", TestListItem2.pxNext);
118
        printf("ListItem2->pxPrevious\t\t%p\r\n", TestListItem2.pxPrevious);
119
        printf("-----------------------------------------------------------------------------\r\n");
120

121
        vListInsert(&TestList, &TestListItem3);   // 将列表项3插入列表
122
        printf("插入TestListItem3后\r\n");
123
        printf("项目\t\t\t\t地址\r\n");
124
        printf("TestList\t\t\t%p\r\n", &TestList);
125
        printf("TestList->pxIndex\t\t%p\r\n", TestList.pxIndex);
126
        printf("TestList->pxIndex->pxNext\t%p\r\n", TestList.pxIndex->pxNext);
127
        printf("TestList->xListEnd\t\t%p\r\n", &TestList.xListEnd);
128
        printf("TestList->xListEnd->pxPrevious\t%p\r\n", TestList.xListEnd.pxPrevious);
129
        printf("TestList->xListEnd->pxNext\t%p\r\n", TestList.xListEnd.pxNext);
130
        printf("ListItem1->pxNext\t\t%p\r\n", TestListItem1.pxNext);
131
        printf("ListItem1->pxPrevious\t\t%p\r\n", TestListItem1.pxPrevious);
132
        printf("ListItem2->pxNext\t\t%p\r\n", TestListItem2.pxNext);
133
        printf("ListItem2->pxPrevious\t\t%p\r\n", TestListItem2.pxPrevious);
134
        printf("ListItem3->pxNext\t\t%p\r\n", TestListItem3.pxNext);
135
        printf("ListItem3->pxPrevious\t\t%p\r\n", TestListItem3.pxPrevious);
136
        printf("-----------------------------------------------------------------------------\r\n");
137

138
        uxListRemove(&TestListItem2);
139
        printf("移除TestListItem2后\r\n");
140
        printf("项目\t\t\t\t地址\r\n");
141
        printf("TestList\t\t\t%p\r\n", &TestList);
142
        printf("TestList->pxIndex\t\t%p\r\n", TestList.pxIndex);
143
        printf("TestList->pxIndex->pxNext\t%p\r\n", TestList.pxIndex->pxNext);
144
        printf("TestList->xListEnd\t\t%p\r\n", &TestList.xListEnd);
145
        printf("TestList->xListEnd->pxPrevious\t%p\r\n", TestList.xListEnd.pxPrevious);
146
        printf("TestList->xListEnd->pxNext\t%p\r\n", TestList.xListEnd.pxNext);
147
        printf("ListItem1->pxNext\t\t%p\r\n", TestListItem1.pxNext);
148
        printf("ListItem1->pxPrevious\t\t%p\r\n", TestListItem1.pxPrevious);
149
        printf("ListItem2->pxNext\t\t%p\r\n", TestListItem2.pxNext);
150
        printf("ListItem2->pxPrevious\t\t%p\r\n", TestListItem2.pxPrevious);
151
        printf("ListItem3->pxNext\t\t%p\r\n", TestListItem3.pxNext);
152
        printf("ListItem3->pxPrevious\t\t%p\r\n", TestListItem3.pxPrevious);
153
        printf("-----------------------------------------------------------------------------\r\n");
154
        vTaskDelay(10000);        // 延迟10000个时钟节拍（约10000ms，取决于系统时钟配置）
155
    }
156
}
157

158
/**
159
 * @brief 启动任务函数
160
 * 功能：创建其他三个任务后自行删除
161
 * @param arg 任务参数（未使用）
162
 */
163
void Starttask(void * arg){
164
    // 进入临界区保护串口输出
165
    taskENTER_CRITICAL();
166
    printf("Starttask running\r\n");  // 打印启动任务运行信息
167
    taskEXIT_CRITICAL();
168

169
    // 使用动态内存分配方式创建任务1
170
    xTaskCreate(Task1,                        // 任务函数指针
171
               "MyFirstTask",                 // 任务名称（用于调试）
172
               START_TASK_STACK_SIZE,         // 栈大小（字）
173
               NULL,                          // 传递给任务的参数
174
               START_TASK_PRIORITY1,           // 任务优先级
175
               &MytaskHandler1);              // 任务句柄指针
176

177
    // 使用动态内存分配方式创建任务2
178
    xTaskCreate(Task2,
179
               "MySecondTask",
180
               START_TASK_STACK_SIZE,
181
               NULL,
182
               START_TASK_PRIORITY2,
183
               &MytaskHandler2);
184
    // 删除当前任务（启动任务），释放其占用的资源
185
    vTaskDelete(NULL);
186
}
187

188
/**
189
 * @brief 主函数
190
 * 程序入口点，初始化硬件并启动RTOS调度器
191
 */
192
int main(void)
193
{
194
  NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);
195
    LED_Init();                     // 初始化LED GPIO引脚
196
    Usart1_Init(115200);            // 初始化串口1，波特率115200
197

198
    // 创建启动任务（使用动态内存分配）
199
    xTaskCreate(Starttask,                  // 任务函数指针
200
               "StartTask",                 // 任务名称
201
               START_TASK_STACK_SIZE,       // 栈大小
202
               NULL,                        // 任务参数
203
               START_TASK_PRIORITY,         // 任务优先级
204
               &StarttaskHandler);          // 任务句柄
205

206
    // 启动FreeRTOS调度器（程序将在此处开始运行任务）
207
    vTaskStartScheduler();
208

209
    // 正常情况下，调度器启动后不会执行到这里
210
    // 如果调度器启动失败，程序将在此处循环
211
    while (1)
212
    {
213
        // 空循环，用于处理调度器启动失败的情况
214
    }
215
}